IGBT驱动模块封装与测试技术研究
发布时间：2020-12-26 19:56
绝缘栅双极性晶体管作为当前功率半导体器件中的主流产品,被誉为“最完善”的半导体器件,它是实现电能转化和控制的核心技术,其性能直接决定了整个电力电子系统的能耗、效率、可靠性和成本,因此被广泛的应用在轨道交通、新能源、交流变频、风力发电等产业领域,随着军用武器的突飞猛进,舰船电源、导弹发射车、坦克控制系统、雷达电源等都对IGBT模块提出了更高的要求。模块在实际工作过程中由于功率循环所产生的热量给模块带来了诸多不确定因素,由于模块的多层封装结构势必会受到焊接过程中参数的影响以及热循环所带来的可靠性问题,因此建立仿真模型模拟模块的稳态结温和应力分布,同时模块在完成封装之后还需要对模块的各种参数进行测试以检验是否符合研发需求,需要对模块进行静态、动态参数测试,因此本文在梳理IGBT模块研究进展的基础上,对IGBT模块的封装、测试技术进行分析调研,用不含助焊剂的焊片来取代传统的焊膏工艺,免去了超声清洗环节,缩短了工艺流程,也避免了超声清洗工艺给模块带来的损伤;探索两种焊接方式的参数并对焊接结果进行分析并最终确定焊接方式为两次焊接工艺,确定铝线键合参数并进行拉力测试,对封装完成的模块进行动静态参数的...
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IGBT的结构图
图 1.1 IGBT 的结构图备三个端子的器件，分别是栅极、发射极、集电极。，这两种器件在结构上的差异很小，原因就是 IG构上比 MOSFET 多出来一部分，也就是在衬底端使得 IGBT 成为了具备栅极、发射极和集电极的三结构图。根据图中所显示的内部构造来分析，IGB合体，在这个组合体中，PNP 晶体管需要经过 MO
不断的改变发射极和集电极的注入效率，使关断损耗和通态压，使 IGBT 器件的整体性能有了很大程度的改善[12]。国外研究现状外从事 IGBT 芯片和模块研发工作的公司主要有英飞凌、三菱、ABB 等展成熟，已投入大批量用于实际应用的生产中。IGBT 产品电压规500V，电流规格涵盖 2A-3600A，形成了完善的 IGBT 产品系列[13-14]。在公司所涉猎的重点有所区别。西门康、仙童在内的一些企业将开发的重及以下功率等级的 IGBT 模块[15-17]。而 ABB、英飞凌和三菱电机的研发00V-6500V 功率等级的 IGBT 模块，通常这个电压级别的模块是应用在一内，而 3300V 以上级别的功率模块的技术手段一直是处于后者这几家公，他们掌握着有关问题的最新资料，走在发展的最前端。菱公司针对大功率驱动模块，融合第 5 代 IGBT 硅片达到实现低功耗的目极驱动电路及故障检测和保护电路，主端子有针脚型和螺丝型两种形式 600V-6.5KV/50-2400A 系列产品。典型产品如图 1.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]IGBT模块封装材料的选择[J]. 王维乐,伍志雄,刘文辉,李斐,刘金婷,宋莹,李卫红. 科学技术创新. 2018(26)
[2]封装技术对功率半导体模块性能的影响[J]. 景巍,张浩. 电力电子技术. 2018(08)
[3]电动车用大功率IGBT模块测试方案[J]. 艾德克斯. 中国集成电路. 2018(04)
[4]焊接式IGBT模块与压接型IGBT器件可靠性差异分析[J]. 邓二平,张经纬,李尧圣,金锐,赵志斌,黄永章. 半导体技术. 2016(11)
[5]焊接温度场和应力场的有限元分析[J]. 张华波,刘志义. 石油和化工设备. 2016(09)
[6]高压大容量IGBT测试技术探究[J]. 石蕊,袁咏歆. 科技创新与应用. 2015(25)
[7]IGBT功率模块封装中先进互连技术研究进展[J]. 吴义伯,戴小平,王彦刚,李道会,刘国友. 大功率变流技术. 2015(02)
[8]IGBT功率模块材料抗热冲击性能的研究[J]. 胡震,杜明星,魏克新. 电测与仪表. 2013(12)
[9]1200V/75A IGBT与FRD芯片在功率模块中的性能优化[J]. 赵哿,刘钺杨,韩荣刚,金锐,于坤山. 智能电网. 2013(02)
[10]IGBT模块封装的热性能分析[J]. 丁杰,唐玉兔,忻力,张陈林,胡昌发. 机车电传动. 2013(02)
博士论文
[1]集成电力电子模块封装技术的研究[D]. 王建冈.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]压接型IGBT动态特性测试平台中高储能密度电感的研究[D]. 张浩.北京交通大学 2018
[2]脉冲功率系统中IGBT模块封装的研究[D]. 刘猛.西南交通大学 2017
[3]基于组合式动态热敏电参数的功率IGBT模块结温提取研究与应用[D]. 王祥.浙江大学 2017
[4]基于600V的IGBT驱动电路设计[D]. 钟皓玥.电子科技大学 2017
[5]大容量IGBT模块应用工况复现平台的设计与研究[D]. 祝冲冲.浙江大学 2017
[6]电动汽车用IGBT模块液冷散热及封装可靠性研究[D]. 陈清.重庆大学 2016
[7]高可靠厚膜功率组件低空洞烧结设计与工艺技术研究[D]. 宋志颖.北华航天工业学院 2015
[8]基于有限元法的IGBT模块封装散热性能及热应力的仿真研究[D]. 张薷方.重庆大学 2015
[9]一种高性能IGBT驱动电路设计[D]. 胥林江.电子科技大学 2015
[10]三相逆变系统中IGBT功率模块温度影响研究[D]. 石大鹏.河北工业大学 2014
本文编号：2940371
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
IGBT的结构图
图 1.1 IGBT 的结构图备三个端子的器件，分别是栅极、发射极、集电极。，这两种器件在结构上的差异很小，原因就是 IG构上比 MOSFET 多出来一部分，也就是在衬底端使得 IGBT 成为了具备栅极、发射极和集电极的三结构图。根据图中所显示的内部构造来分析，IGB合体，在这个组合体中，PNP 晶体管需要经过 MO
不断的改变发射极和集电极的注入效率，使关断损耗和通态压，使 IGBT 器件的整体性能有了很大程度的改善[12]。国外研究现状外从事 IGBT 芯片和模块研发工作的公司主要有英飞凌、三菱、ABB 等展成熟，已投入大批量用于实际应用的生产中。IGBT 产品电压规500V，电流规格涵盖 2A-3600A，形成了完善的 IGBT 产品系列[13-14]。在公司所涉猎的重点有所区别。西门康、仙童在内的一些企业将开发的重及以下功率等级的 IGBT 模块[15-17]。而 ABB、英飞凌和三菱电机的研发00V-6500V 功率等级的 IGBT 模块，通常这个电压级别的模块是应用在一内，而 3300V 以上级别的功率模块的技术手段一直是处于后者这几家公，他们掌握着有关问题的最新资料，走在发展的最前端。菱公司针对大功率驱动模块，融合第 5 代 IGBT 硅片达到实现低功耗的目极驱动电路及故障检测和保护电路，主端子有针脚型和螺丝型两种形式 600V-6.5KV/50-2400A 系列产品。典型产品如图 1.3 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]IGBT模块封装材料的选择[J]. 王维乐,伍志雄,刘文辉,李斐,刘金婷,宋莹,李卫红. 科学技术创新. 2018(26)
[2]封装技术对功率半导体模块性能的影响[J]. 景巍,张浩. 电力电子技术. 2018(08)
[3]电动车用大功率IGBT模块测试方案[J]. 艾德克斯. 中国集成电路. 2018(04)
[4]焊接式IGBT模块与压接型IGBT器件可靠性差异分析[J]. 邓二平,张经纬,李尧圣,金锐,赵志斌,黄永章. 半导体技术. 2016(11)
[5]焊接温度场和应力场的有限元分析[J]. 张华波,刘志义. 石油和化工设备. 2016(09)
[6]高压大容量IGBT测试技术探究[J]. 石蕊,袁咏歆. 科技创新与应用. 2015(25)
[7]IGBT功率模块封装中先进互连技术研究进展[J]. 吴义伯,戴小平,王彦刚,李道会,刘国友. 大功率变流技术. 2015(02)
[8]IGBT功率模块材料抗热冲击性能的研究[J]. 胡震,杜明星,魏克新. 电测与仪表. 2013(12)
[9]1200V/75A IGBT与FRD芯片在功率模块中的性能优化[J]. 赵哿,刘钺杨,韩荣刚,金锐,于坤山. 智能电网. 2013(02)
[10]IGBT模块封装的热性能分析[J]. 丁杰,唐玉兔,忻力,张陈林,胡昌发. 机车电传动. 2013(02)
博士论文
[1]集成电力电子模块封装技术的研究[D]. 王建冈.南京航空航天大学 2006
硕士论文
[1]压接型IGBT动态特性测试平台中高储能密度电感的研究[D]. 张浩.北京交通大学 2018
[2]脉冲功率系统中IGBT模块封装的研究[D]. 刘猛.西南交通大学 2017
[3]基于组合式动态热敏电参数的功率IGBT模块结温提取研究与应用[D]. 王祥.浙江大学 2017
[4]基于600V的IGBT驱动电路设计[D]. 钟皓玥.电子科技大学 2017
[5]大容量IGBT模块应用工况复现平台的设计与研究[D]. 祝冲冲.浙江大学 2017
[6]电动汽车用IGBT模块液冷散热及封装可靠性研究[D]. 陈清.重庆大学 2016
[7]高可靠厚膜功率组件低空洞烧结设计与工艺技术研究[D]. 宋志颖.北华航天工业学院 2015
[8]基于有限元法的IGBT模块封装散热性能及热应力的仿真研究[D]. 张薷方.重庆大学 2015
[9]一种高性能IGBT驱动电路设计[D]. 胥林江.电子科技大学 2015
[10]三相逆变系统中IGBT功率模块温度影响研究[D]. 石大鹏.河北工业大学 2014
本文编号：2940371
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